Давление твёрдых тел и способы его изменения
Давление в жизни человека и
в живой природе
Выводы.
Давление
Давлением называется скалярная физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно к поверхности, к площади этой поверхности.
Формула расчёта и единица давления
Единица давления в Международной системе единиц (СИ) – паскаль, названа в честь французского учёного Блеза Паскаля.
Паскаль (1623-1662)
Блез Паскаль родился в городе Клермон-Ферран (французская провинция Овернь) в семье председателя налогового управления Этьена Паскаля и Антуанетты Бегон.
Открыл и иследовал ряд важных свойств жидкостей и газов. Опытами подтвердил существование атмосферного давления.
Способы изменения давления
Из формулы расчёта давления следует, что для увеличения давления необходимо увеличить силу давления (F) или уменьшить площадь опоры (S).
Соответственно, для уменьшения давления необходимо уменьшить силу давления или увеличить площадь опоры.
Давление в жизни человека
Давление человека
Площадь поверхности лыж приблизительно в 10 раз больше площади подошв, поэтому давление, которое оказывает на снег лыжник в 10 раз меньше.
Давление человека
Давление шпильки туфли на пол примерно в 280 раз больше давления ботинка.
По этой причине туфли на шпильке могут повредить напольное покрытие или кому – то больно «отдавить» ногу…
Давление в быту
Чем больше давление, тем больше деформации поверхности, к которой приложена сила давления. Эту зависимость широко используют в быту и технике.
Острый конец кнопки (площадью S2) легко входит в деревянную доску, надавливание же на доску пальца (площадью S1) не приводит к видимым деформациям.
При шитье напёрсток, не наносит никакого повреждения пальцу, когда как острая игла легко прокалывает ткань: при действии на неё напёрстка силой 0,01Н давление острия иглы диаметром 0,01мм составляет 130МПа. ( 1МПа = 1000000Па)
Давление в быту
Использование мягких кресел вместо деревянных табуретов позволяет увеличить площадь соприкосновения человеческого тела с сиденьем (то есть площадь опоры S), и, следовательно, способствует уменьшению давления.
Давление инструментов
Использование остро заточенного колющего и режущего инструмента значительно облегчает работу.
Давление инструментов
Рукоятки инструментов делают как можно более толстыми и гладкими.
Давление транспортных средств
Давление гусеничного трактора массой 6,7т на землю составляет приблизительно 47кПа, что всего в 3 раза больше давления человека.
Широкие колёса с большой площадью опоры или гусеницы позволяют проходить машинам по песку, снегу, вязкому грунту и даже болоту.
Давление в строительстве
При строительстве зданий и дорог также приходится решать проблемы, связанные с уменьшением давления на грунт.
2
Площадь фундамента Останкинской башни составляет почти 2000 квадратных метров, а его масса – 40% от массы всего сооружения.
Рельс опирается на множество шпал, обладающих большой опорной площадью.
Давление в живой природе
Над этим можно подумать …
Задача на смекалку.
Об этом вы знали?
Давление в живой природе
Когти, клыки, шипы за счёт малой площади опорной поверхности оказывают огромное давление, вызывающее необходимое деформирующее действие.
Давление в живой природе
Недавно учёным стало известно, что слоны используют сотрясение почвы для передачи информации. Они бьют ногами о землю, создавая сейсмические волны, которые могут распространяться до 50км.
Иногда слоны поднимают одну ногу и замирают, перемещая свой вес на 3 ступни. Так они увеличивают давление, обеспечивая тем самым более тесный контакт с землёй для более отчётливого восприятия сотрясений почвы.
Давление слона на землю
Давление слона на землю в 10 раз меньше давления женщины, стоящей «на шпильках»
Давление в быту
Ручки хозяйственных и дорожных сумок, рюкзаков, чемоданов делают достаточно широкими, чтобы они не оказывали травмирующего давления.
Есть над чем подумать…
А так - не очень. Почему?
Казалось бы, в обоих случаях на опору действует одна и та же сила – вес тела
Мягко, не правда ли?
Прикосновение к тайне.
Прикосновение к тайне.
Лёжа в постели, человек (при весе в 600Н) опирается примерно на 0,5 м 2 поверхности тела, а на ровной поверхности на 0, 01 м 2 .
В первом случае он оказывает давление 1200Н/ м 2 , а во втором -60000 Н/ м 2 . Это различие в давлении и ощущается как «мягко» и «жёстко».
Задача на смекалку
Трактор оказывает на землю примерно такое же давление, что и человек. Почему же тогда человек легко может стоять на кирпиче, в то время как трактор этот кирпич раздавит?
Большая сила побеждает.
Ледокол не колет, а скорее давит лёд носовой частью. Для увеличения давления носовые цистерны наполняют водой.
Давление в глубинах небесных тел.
Сверхвысокое давление существует в глубинах небесных тел. Давление в центре земного шара – около 300 000 000 000 000 Па
Извержение вулкана
Выводы:
- Давление увеличить P -------- силу увеличить F или площадь опоры уменьшить S
- Давление уменьшить P -------- силу уменьшить F или площадь опоры увеличить S
